| Nodarbību plānošana mācību gadam | Galvenie modelēšanas posmi

2. nodarbība
Galvenie modelēšanas posmi

Studējot šo tēmu, jūs uzzināsit:

Kas ir modelēšana;
- kas var kalpot kā prototips modelēšanai;
- kāda ir modelēšanas vieta cilvēka darbībā;
- kādi ir galvenie modelēšanas posmi;
- kas ir datora modelis;
Kas ir datoreksperiments.

datora eksperiments

Lai atdzīvinātu jaunu dizaina izstrādi, ieviestu ražošanā jaunus tehniskos risinājumus vai pārbaudītu jaunas idejas, ir nepieciešams eksperiments. Eksperiments ir eksperiments, kas tiek veikts ar objektu vai modeli. Tas sastāv no dažu darbību veikšanas un noteikšanas, kā eksperimentālais paraugs reaģē uz šīm darbībām.

Skolā jūs veicat eksperimentus bioloģijas, ķīmijas, fizikas, ģeogrāfijas stundās.

Eksperimenti tiek veikti, testējot jaunu produktu paraugus uzņēmumos. Parasti šim nolūkam tiek izmantots speciāli izstrādāts uzstādījums, kas ļauj veikt eksperimentu laboratorijas apstākļos vai arī pats īstais produkts tiek pakļauts visa veida testiem (pilna mēroga eksperiments). Lai izpētītu, piemēram, agregāta vai mezgla darbības īpašības, to ievieto termostatā, sasaldē speciālās kamerās, testē uz vibrācijas stendiem, nomet u.c.. Labi, ja tas ir jauns pulkstenis vai putekļsūcējs - zaudējumi iznīcināšanas laikā nav lieli. Ko darīt, ja tā ir lidmašīna vai raķete?

Laboratorijas un pilna apjoma eksperimenti prasa lielas materiālu izmaksas un laiku, taču to nozīme tomēr ir ļoti liela.

Attīstoties datortehnikai, ir parādījusies jauna unikāla izpētes metode - datoreksperiments. Daudzos gadījumos datorsimulācijas pētījumi ir palīdzējuši un dažreiz pat aizstāt eksperimentālos paraugus un testēšanas stendus. Datoreksperimenta veikšanas posms ietver divus posmus: eksperimenta plāna sastādīšanu un pētījuma veikšanu.

Eksperimenta plāns

Eksperimenta plānā skaidri jāatspoguļo darba secība ar modeli. Pirmais solis šādā plānā vienmēr ir modeļa pārbaude.

Testēšana ir konstruētā modeļa pareizības pārbaudes process.

Tests - sākotnējo datu kopums, kas ļauj noteikt modeļa konstrukcijas pareizību.

Lai pārliecinātos par iegūto modelēšanas rezultātu pareizību, nepieciešams: ♦ pārbaudīt izstrādāto modeļa veidošanas algoritmu; ♦ pārliecināties, ka konstruētais modelis pareizi atspoguļo oriģināla īpašības, kuras tika ņemtas vērā simulācijā.

Modeļa uzbūves algoritma pareizības pārbaudei tiek izmantota sākotnējo datu testa kopa, kurai gala rezultāts ir iepriekš zināms vai citādi iepriekš noteikts.

Piemēram, ja modelēšanā izmantojat aprēķinu formulas, tad sākotnējiem datiem jāizvēlas vairākas iespējas un jāaprēķina tie “manuāli”. Tie ir testa priekšmeti. Kad modelis ir izveidots, jūs pārbaudāt ar tiem pašiem ievadiem un salīdzina simulācijas rezultātus ar secinājumiem, kas iegūti aprēķinos. Ja rezultāti sakrīt, tad algoritms tiek izstrādāts pareizi, ja nē, ir jāmeklē un jānovērš to nesakritības cēlonis. Testa dati var neatspoguļot reālo situāciju un var nebūt semantiska satura. Tomēr testēšanas procesā iegūtie rezultāti var mudināt aizdomāties par sākotnējās informācijas vai zīmju modeļa maiņu, galvenokārt tajā tās daļā, kur ir noteikts semantiskais saturs.

Lai pārliecinātos, ka konstruētais modelis atspoguļo oriģināla īpašības, kas tika ņemtas vērā simulācijā, ir nepieciešams izvēlēties testa piemēru ar reāliem avota datiem.

Pētījumu veikšana

Pēc testēšanas, kad esat pārliecināts par izveidotā modeļa pareizību, varat pāriet tieši uz pētījumu.

Plānā jāiekļauj eksperiments vai eksperimentu sērija, kas atbilst simulācijas mērķiem. Katrs eksperiments ir jāpapildina ar rezultātu izpratni, kas kalpo par pamatu modelēšanas rezultātu analīzei un lēmumu pieņemšanai.

Datoreksperimenta sagatavošanas un veikšanas shēma parādīta 11.7. attēlā.

Rīsi. 11.7. Datoreksperimenta shēma

Simulācijas rezultātu analīze

Modelēšanas galvenais mērķis ir pieņemt lēmumu, kas jāizstrādā, pamatojoties uz visaptverošu simulācijas rezultātu analīzi. Šis posms ir izšķirošs – vai nu tu turpini mācības, vai pabeidz. 11.2. attēlā redzams, ka rezultātu analīzes fāze nevar pastāvēt autonomi. Iegūtie secinājumi bieži veicina papildu eksperimentu sēriju un dažreiz arī problēmas izmaiņas.

Testēšanas un eksperimentu rezultāti kalpo par pamatu risinājuma izstrādei. Ja rezultāti neatbilst uzdevuma mērķiem, tas nozīmē, ka iepriekšējos posmos tika pieļautas kļūdas. Tas var būt vai nu nepareizs problēmas izklāsts, vai pārāk vienkāršota informācijas modeļa uzbūve, vai neveiksmīga modelēšanas metodes vai vides izvēle, vai tehnoloģisko metožu pārkāpums, veidojot modeli. Ja tiek konstatētas šādas kļūdas, modelis ir jālabo, tas ir, jāatgriežas vienā no iepriekšējiem posmiem. Procesu atkārto, līdz eksperimenta rezultāti atbilst simulācijas mērķiem.

Galvenais, kas jāatceras, ir tas, ka atklātā kļūda ir arī rezultāts. Kā saka sakāmvārds, no savām kļūdām mācies. Par to rakstīja arī izcilais krievu dzejnieks A. S. Puškins:

Ak, cik daudz brīnišķīgu atklājumu mums ir
Sagatavojiet apgaismības garu
Un pieredze, grūtu kļūdu dēls,
Un ģēnijs, paradoksu draugs,
Un iespēja, Dievs ir izgudrotājs...

Kontroles jautājumi un uzdevumi

1. Kādi ir divi galvenie modelēšanas problēmas paziņojuma veidi.

2. Plaši pazīstamajā G. Ostera "Problēmu grāmatā" ir šāda problēma:

Ļaunā ragana, nenogurstoši strādājot, dienā pārvērš 30 princeses par kāpuriem. Cik dienu viņai vajadzēs, lai 810 princeses pārvērstu par kāpuriem? Cik princešu dienā būtu jāpārvērš par kāpuriem, lai darbs tiktu paveikts 15 dienās?
Kuru jautājumu var attiecināt uz veidu "kas notiks, ja ...", un kurš - uz veidu "kā to izdarīt, lai ..."?

3. Uzskaitiet pazīstamākos modelēšanas mērķus.

4. Formalizējiet rotaļīgo problēmu no G. Ostera "Problēmu grāmatas":

No divām kabīnēm, kas atradās 27 km attālumā viena no otras, vienlaikus viens otram pretī izlēca divi nikni suņi. Pirmais brauc ar ātrumu 4 km / h, bet otrais - 5 km / h.
Cik ilgi cīņa sāksies?

5. Nosauciet pēc iespējas vairāk objekta "apavu pāra" īpašību. Izveidojiet objekta informācijas modeli dažādiem mērķiem:
■ apavu izvēle pārgājieniem;
■ piemērotas apavu kastes izvēle;
■ apavu kopšanas krēma iegāde.

6. Kādas pusaudža īpašības ir būtiskas, lai sniegtu ieteikumu par profesijas izvēli?

7. Kāpēc datoru plaši izmanto simulācijā?

8. Nosauciet jums zināmos datormodelēšanas rīkus.

9. Kas ir datoreksperiments? Sniedziet piemēru.

10. Kas ir modeļu pārbaude?

11. Kādas kļūdas rodas modelēšanas procesā? Kas jādara, ja tiek konstatēta kļūda?

12. Kāda ir simulācijas rezultātu analīze? Kādi secinājumi parasti tiek izdarīti?

Iepriekš sniegtajā definīcijā terminam "eksperiments" ir divējāda nozīme. No vienas puses, datoreksperimentā, kā arī reālā, tiek pētītas sistēmas reakcijas uz noteiktām parametru izmaiņām vai ārējām ietekmēm. Temperatūra, blīvums, sastāvs bieži tiek izmantoti kā parametri. Un sekas visbiežāk tiek realizētas, izmantojot mehāniskos, elektriskos vai magnētiskos laukus. Vienīgā atšķirība ir tā, ka eksperimentētājs nodarbojas ar reālu sistēmu, savukārt datoreksperimentā tiek aplūkota reāla objekta matemātiskā modeļa uzvedība. No otras puses, spēja iegūt stingrus rezultātus precīzi definētiem modeļiem ļauj izmantot datoreksperimentu kā neatkarīgu informācijas avotu, lai pārbaudītu analītisko teoriju prognozes, un tāpēc šajā statusā simulācijas rezultāti ir nozīmīgi. tā paša standarta loma kā eksperimentālajiem datiem.

No visa teiktā var redzēt, ka datoreksperimenta iestatīšanai ir iespējamas divas ļoti atšķirīgas pieejas, kas ir saistītas ar risināmās problēmas būtību un tādējādi nosaka modeļa apraksta izvēli.

Pirmkārt, aprēķini ar MD vai MC metodēm var sasniegt tīri utilitārus mērķus, kas saistīti ar konkrētas reālas sistēmas īpašību prognozēšanu un to salīdzināšanu ar fizisku eksperimentu. Šajā gadījumā var izdarīt interesantas prognozes un veikt pētījumus ekstremālos apstākļos, piemēram, pie īpaši augsta spiediena vai temperatūras, kad reāls eksperiments dažādu iemeslu dēļ nav iespējams vai prasa pārāk lielas materiālu izmaksas. Datorsimulācija parasti ir vienīgais veids, kā iegūt visdetalizētāko ("mikroskopiskāko") informāciju par sarežģītas molekulārās sistēmas uzvedību. Īpaši skaidri to parādīja dinamiska tipa skaitliski eksperimenti ar dažādām biosistēmām: globulāriem proteīniem dabiskā stāvoklī, DNS un RNS fragmentiem. , lipīdu membrānas. Vairākos gadījumos iegūtie dati radīja nepieciešamību pārskatīt vai būtiski mainīt iepriekš pastāvošos priekšstatus par šo objektu uzbūvi un funkcionēšanu. Vienlaikus jāpatur prātā, ka, tā kā šādos aprēķinos tiek izmantoti dažāda veida valences un nevalences potenciāli, kas tikai tuvina patieso atomu mijiedarbību, šis apstāklis ​​galu galā nosaka modeļa un realitātes atbilstības pakāpi. . Sākotnēji tiek veikts apgrieztās problēmas risinājums, kad potenciālus kalibrē pēc pieejamajiem eksperimentālajiem datiem un tikai pēc tam šos potenciālus izmanto, lai iegūtu sīkāku informāciju par sistēmu. Dažreiz starpatomu mijiedarbības parametrus principā var atrast no kvantu ķīmiskajiem aprēķiniem, kas veikti vienkāršākiem modeļu savienojumiem. Modelējot ar MD vai MC metodēm, molekula tiek traktēta nevis kā elektronu un kodolu kopums, pakļaujoties kvantu mehānikas likumiem, bet gan kā saistītu klasisko daļiņu - atomu sistēma. Tādu modeli sauc molekulas mehāniskais modelis .

Citas pieejas datoreksperimenta iestatīšanai mērķis var būt izprast pētāmās sistēmas vispārīgos (universālos vai modeļos nemainīgos) uzvedības modeļus, tas ir, modeļus, kurus nosaka tikai konkrētās klases tipiskākās iezīmes. objektiem, bet ne pēc viena savienojuma ķīmiskās struktūras detaļām. Tas ir, šajā gadījumā datoreksperimenta mērķis ir funkcionālo attiecību noteikšana, nevis skaitlisko parametru aprēķināšana. Šī ideoloģija visskaidrāk ir redzama polimēru mērogošanas teorijā. No šīs pieejas viedokļa datormodelēšana darbojas kā teorētisks instruments, kas, pirmkārt, ļauj pārbaudīt esošo teorijas analītisko metožu secinājumus vai papildināt to prognozes. Šī mijiedarbība starp analītisko teoriju un datoreksperimentu var būt ļoti auglīga, ja abām pieejām izdodas izmantot identiskus modeļus. Visspilgtākais šādu vispārinātu polimēru molekulu modeļu piemērs ir tā sauktais režģa modelis . Pamatojoties uz to, ir izveidotas daudzas teorētiskas konstrukcijas, jo īpaši saistībā ar klasiskās un savā ziņā galvenās polimēru fizikāli ķīmiskās problēmas risinājumu attiecībā uz masveida mijiedarbības ietekmi uz konformāciju un attiecīgi uz elastīgas polimēru ķēdes īpašības. Lielapjoma mijiedarbību parasti saprot kā neliela attāluma atgrūdošus spēkus, kas rodas starp saitēm, kas atrodas tālu ķēdē, kad tās tuvojas viena otrai telpā nejaušas makromolekulas saliekšanas dēļ. Režģa modelī reāla ķēde tiek uzskatīta par pārrautu trajektoriju, kas iet caur noteikta tipa regulāra režģa mezgliem: kubiskā, tetraedriska utt. Aizņemtie režģa mezgli atbilst polimēru vienībām (monomēriem) un tos savienojošajiem segmentiem. atbilst ķīmiskajām saitēm makromolekulas skeletā. Trajektorijas paškrustošanās aizliegums (jeb, citiem vārdiem sakot, divu vai vairāku monomēru vienlaicīgas iekļūšanas neiespējamība vienā režģa vietā) modelē tilpuma mijiedarbību (1. att.). Tas ir, ja, piemēram, ja tiek izmantota MC metode un nejauši izvēlēta saite tiek pārvietota, tā nonāk jau aizņemtā mezglā, tad šāda jauna uzbūve tiek atmesta un vairs netiek ņemta vērā, aprēķinot interesējošos sistēmas parametrus. Dažādi ķēžu izvietojumi uz režģa atbilst polimēru ķēdes konformācijām. Saskaņā ar tiem tiek aprēķināti nepieciešamie raksturlielumi, piemēram, attālums starp ķēdes R galiem.

Šāda modeļa izpēte ļauj saprast, kā apjoma mijiedarbība ietekmē vidējās kvadrātiskās vērtības atkarību par ķēdes posmu skaitu N . kursa vērtība , kas nosaka vidējo polimēra spoles izmēru, spēlē galveno lomu dažādās teorētiskās konstrukcijās un ir eksperimentāli izmērāms; tomēr joprojām nav precīzas analītiskas formulas atkarības aprēķināšanai uz N lielapjoma mijiedarbības klātbūtnē. Ir iespējams arī ieviest papildu pievilkšanās enerģiju starp tiem saišu pāriem, kas ir iekrituši blakus esošajos režģa mezglos. Mainot šo enerģiju datoreksperimentā, jo īpaši ir iespējams izpētīt interesantu parādību, ko sauc par "spoles-globules" pāreju, kad intramolekulārās pievilkšanās spēku ietekmē nesalocītā polimēra spole tiek saspiesta un pārvēršas par kompakta struktūra - globula, kas atgādina šķidruma mikroskopisku pilienu. Šādas pārejas detaļu izpratne ir svarīga, lai izstrādātu vispārīgākās idejas par bioloģiskās evolūcijas gaitu, kas noveda pie globulāro proteīnu rašanās.

Ir dažādas režģu modeļu modifikācijas, piemēram, tādas, kurās saišu garumiem starp saitēm nav fiksētas vērtības, bet tie var mainīties noteiktā intervālā, kas garantē tikai ķēdes paššķērsošanas aizliegumu, šādi tiek plaši izplatīta tiek sakārtots lietots modelis ar "svārstošām obligācijām". Tomēr visiem režģu modeļiem ir kopīgs, ka tie ir diskrēts, tas ir, šādas sistēmas iespējamo konformāciju skaits vienmēr ir ierobežots (lai gan tā var būt astronomiska vērtība pat ar salīdzinoši nelielu ķēdes posmu skaitu). Visiem diskrētajiem modeļiem ir ļoti augsta skaitļošanas efektivitāte, bet, kā likums, tos var izmeklēt tikai ar Montekarlo metodi.

Dažos gadījumos izmantojiet nepārtraukts vispārināti polimēru modeļi, kas spēj nepārtraukti mainīt konformāciju. Vienkāršākais piemērs ir ķēde, kas sastāv no noteikta skaitļa N cietas lodītes, kas virknē savienotas ar stingrām vai elastīgām saitēm. Šādas sistēmas var pētīt gan ar Montekarlo metodi, gan ar molekulārās dinamikas metodi.

Eksperimentējiet

Eksperimentējiet(no lat. eksperimentum- tests, pieredze) zinātniskajā metodē - metode noteiktas parādības pētīšanai kontrolētos apstākļos. No novērošanas tas atšķiras ar aktīvu mijiedarbību ar pētāmo objektu. Parasti eksperiments tiek veikts kā daļa no zinātniska pētījuma un kalpo hipotēzes pārbaudei, cēloņsakarību noteikšanai starp parādībām. Eksperiments ir empīriskās pieejas zināšanām stūrakmens. Popera kritērijs izvirza iespēju izveidot eksperimentu kā galveno atšķirību starp zinātnisko teoriju un pseidozinātnisko. Eksperiments ir pētījuma metode, kas aprakstītajos apstākļos tiek reproducēta neierobežotu skaitu reižu un dod identisku rezultātu.

Eksperimentu modeļi

Eksperimenta modeļi ir vairāki: Nevainojams eksperiments - eksperimenta modelis, kas nav realizējams praksē, ko eksperimentālie psihologi izmanto kā standartu. Šo terminu eksperimentālajā psiholoģijā ieviesa Roberts Gotsdankers, plaši pazīstamās grāmatas “Psiholoģiskā eksperimenta pamati” autors, kurš uzskatīja, ka šāda modeļa izmantošana salīdzināšanai ļaus efektīvāk pilnveidot eksperimentālās metodes un identificēt iespējamos. kļūdas psiholoģiskā eksperimenta plānošanā un veikšanā.

Izlases eksperiments (izlases tests, nejauša pieredze) ir atbilstoša reāla eksperimenta matemātisks modelis, kura rezultātu nevar precīzi paredzēt. Matemātiskajam modelim jāatbilst prasībām: tam jābūt adekvātam un adekvāti jāapraksta eksperiments; apskatāmā matemātiskā modeļa ietvaros novēroto rezultātu kopuma kopums jānosaka ar stingri noteiktiem fiksētiem sākuma datiem, kas aprakstīti matemātiskā modeļa ietvaros; jābūt iespējai veikt eksperimentu ar nejaušu iznākumu patvaļīgu skaitu reižu ar nemainīgiem ievades datiem; prasība ir jāpierāda vai a priori jāpieņem hipotēze par relatīvās frekvences stohastiskās stabilitāti jebkuram novērotajam rezultātam, kas definēta matemātiskā modeļa ietvaros.

Eksperiments ne vienmēr tiek īstenots, kā paredzēts, tāpēc tika izgudrots matemātisks vienādojums eksperimenta ieviešanas relatīvajam biežumam:

Lai ir kāds reāls eksperiments un lai A apzīmē šī eksperimenta ietvaros novēroto rezultātu. Lai ir n eksperimenti, kuros rezultāts A var tikt realizēts vai nē. Un lai k ir novērotā rezultāta A realizāciju skaits n izmēģinājumos, pieņemot, ka veiktie izmēģinājumi ir neatkarīgi.

Eksperimentu veidi

fiziskais eksperiments

fiziskais eksperiments- dabas izzināšanas veids, kas sastāv no dabas parādību izpētes īpaši radītos apstākļos. Atšķirībā no teorētiskās fizikas, kas pēta dabas matemātiskos modeļus, fiziskais eksperiments ir paredzēts pašas dabas izpētei.

Tieši nepiekrišana fiziska eksperimenta rezultātam ir kritērijs fizikālās teorijas maldībai vai precīzāk, teorijas nepiemērojamībai apkārtējai pasaulei. Pretējais apgalvojums nav patiess: saskaņa ar eksperimentu nevar būt teorijas pareizības (piemērojamības) pierādījums. Tas ir, galvenais fizikālās teorijas dzīvotspējas kritērijs ir pārbaude ar eksperimentu.

Ideālā gadījumā eksperimentālajai fizikai vajadzētu dot tikai apraksts eksperimentālie rezultāti, bez jebkādiem interpretācijas. Tomēr praksē tas nav sasniedzams. Vairāk vai mazāk sarežģīta fiziskā eksperimenta rezultātu interpretācija neizbēgami balstās uz faktu, ka mums ir izpratne par to, kā darbojas visi eksperimentālā iestatījuma elementi. Šāda izpratne savukārt nevar nepaļauties uz jebkuru teoriju.

datora eksperiments

Datoreksperiments (skaitliskais) ir eksperiments ar pētāmā objekta matemātisko modeli datorā, kas sastāv no tā, ka saskaņā ar dažiem modeļa parametriem tiek aprēķināti citi tā parametri un, pamatojoties uz to, tiek izdarīti secinājumi. zīmēts par matemātiskā modeļa aprakstītā objekta īpašībām. Šāda veida eksperimentu var tikai nosacīti attiecināt uz eksperimentu, jo tas neatspoguļo dabas parādības, bet ir tikai cilvēka radīta matemātiskā modeļa skaitliska realizācija. Patiešām, paklāja nepareizības gadījumā. modelis - tā skaitliskais risinājums var stingri atšķirties no fiziskā eksperimenta.

Psiholoģiskais eksperiments

Psiholoģiskais eksperiments ir eksperiments, kas tiek veikts īpašos apstākļos, lai iegūtu jaunas zinātniskas zināšanas, pētniekam mērķtiecīgi iejaucoties subjekta dzīvē.

domu eksperiments

Domu eksperiments filozofijā, fizikā un dažās citās zināšanu jomās ir izziņas darbības veids, kurā iztēlē tiek reproducēta reāla eksperimenta struktūra. Parasti domu eksperiments tiek veikts noteikta modeļa (teorijas) ietvaros, lai pārbaudītu tā konsekvenci. Veicot domu eksperimentu, modeļa iekšējo postulātu pretrunas vai to nesaderība ar ārējiem (attiecībā uz šo modeli) principiem, kas tiek uzskatīti par beznosacījumu patiesiem (piemēram, ar enerģijas nezūdamības likumu, cēloņsakarības principu utt. .) var atklāties.

Kritisks eksperiments

Kritiskais eksperiments ir eksperiments, kura rezultāts nepārprotami nosaka, vai konkrētā teorija vai hipotēze ir pareiza. Šim eksperimentam ir jādod paredzams rezultāts, ko nevar izsecināt no citām, vispārpieņemtām hipotēzēm un teorijām.

Literatūra

• Vizgins V. P. Hermētisms, eksperiments, brīnums: trīs mūsdienu zinātnes ģenēzes aspekti // Zinātnes filozofiskā un reliģiskā izcelsme. M ., 1997. S.88-141.

Saites

Wikimedia fonds. 2010 .

Sinonīmi:

Skatiet, kas ir “Eksperiments” citās vārdnīcās:

- (no lat. experimentum test, pieredze), izziņas metode, ar kuras palīdzību kontrolētos un kontrolētos apstākļos tiek pētītas realitātes parādības. E. tiek veikts, pamatojoties uz teoriju, kas nosaka problēmu formulējumu un tās interpretāciju ... ... Filozofiskā enciklopēdija

eksperiments- Piedāvājums cilvēkam pēc paša vēlēšanās dzīvot, piedzīvot, justies viņam aktuālam vai doties apzinātā eksperimentā, terapijas gaitā (pirmkārt simboliskā formā) atjaunojot viņam strīdīgu vai šaubīgu situāciju. Īsi saprātīgi...... Lielā psiholoģiskā enciklopēdija

Neviens netic hipotēzei, izņemot to, kurš to izvirzīja, bet visi tic eksperimentam, izņemot to, kurš to veica. Nekādi eksperimenti nevar pierādīt teoriju; bet pietiek ar vienu eksperimentu, lai to atspēkotu... Apvienotā aforismu enciklopēdija

Eksperimentējiet- (latīņu experimentum — son, baykau, tәzhіribe) — nәrseler (objectiler) vīrieši құbylystardy baқylanylatyn zhane baskarylatyn zhagdaylarda zertteytіn empiriyalyқ tanym adisi. Experiment adіs retіnde Zhana zamanda payda boldy (G.Galilei). Onyn filozofija... Filozofisks terminderdin sozdigі

- (lat.). Pirmā pieredze; viss, ko dabaszinātnieks izmanto, lai piespiestu dabas spēkus iedarboties noteiktos apstākļos, it kā mākslīgi izraisot tajā sastopamās parādības. Krievu valodā iekļauto svešvārdu vārdnīca ... Krievu valodas svešvārdu vārdnīca

Skatīt pieredzi ... Krievu sinonīmu un pēc nozīmes izteicienu vārdnīca. zem. ed. N. Abramova, M.: Krievu vārdnīcas, 1999. eksperiments, tests, pieredze, tests; izpēte, pārbaude, mēģinājums Krievu sinonīmu vārdnīca ... Sinonīmu vārdnīca

EKSPERIMENTS, eksperiments, vīrs. (lat. experimentum) (grāmata). Zinātniski sniegta pieredze. Ķīmiskais eksperiments. Fiziskais eksperiments. Veikt eksperimentu. || Vispār pieredze, mēģinājums. Izglītojošais darbs nepieļauj riskantus eksperimentus ... ... Ušakova skaidrojošā vārdnīca

Eksperimentējiet- Eksperimentēt ♦ Eksperimentēšana Aktīva, apzināta pieredze; vēlme ne tik daudz dzirdēt realitāti (pieredzi) un pat ne tik daudz klausīties tajā (novērojums), bet gan mēģināt uzdot viņai jautājumus. Ir īpašs jēdziens...... Sponvilas filozofiskā vārdnīca

Skatiet Izmeklēšanas eksperimentu, Tiesu medicīnas eksperimentu... Tiesību vārdnīca

- (no latīņu valodas experimentum test, pieredze), izziņas metode, ar kuras palīdzību kontrolētos un kontrolētos apstākļos tiek pētītas dabas un sabiedrības parādības. Bieži vien eksperimenta galvenais uzdevums ir pārbaudīt teorijas hipotēzes un prognozes (tātad ... ... Mūsdienu enciklopēdija

- (no lat. experimentum test, pieredze) pētīšana, ekonomisko parādību un procesu izpēte to atražošanas ceļā, modelēšana mākslīgos vai dabīgos apstākļos. Ekonomisko eksperimentu iespējas ir ļoti ierobežotas, jo ... ... Ekonomikas vārdnīca

Grāmatas

• Eksperiments, Staņislavs Vladimirovičs Boržihs, Šī grāmata piedāvā jaunu skatījumu uz to, kas ar mums notiek tagad un kas notika pirms kāda laika. Patiesībā mēs esam liecinieki kolosāla mēroga eksperimentam, ... Kategorija: Bioloģija Izdevējs:

Sākums > Lekcija

LEKCIJA

Tēma: Datoreksperiments. Simulācijas rezultātu analīze

Lai atdzīvinātu jaunu dizaina izstrādi, ieviestu ražošanā jaunus tehniskos risinājumus vai pārbaudītu jaunas idejas, ir nepieciešams eksperiments. Eksperiments ir eksperiments, kas tiek veikts ar objektu vai modeli. Tas sastāv no dažu darbību veikšanas un noteikšanas, kā eksperimentālais paraugs reaģē uz šīm darbībām. Skolā jūs veicat eksperimentus bioloģijas, ķīmijas, fizikas, ģeogrāfijas stundās. Eksperimenti tiek veikti, testējot jaunu produktu paraugus uzņēmumos. Parasti šim nolūkam tiek izmantots speciāli izstrādāts uzstādījums, kas ļauj veikt eksperimentu laboratorijas apstākļos vai arī pats īstais produkts tiek pakļauts visa veida testiem (pilna mēroga eksperiments). Lai izpētītu, piemēram, agregāta vai mezgla darbības īpašības, to ievieto termostatā, sasaldē speciālās kamerās, testē uz vibrācijas stendiem, nomet u.tml.. Labi, ja tas ir jauns pulkstenis vai putekļsūcējs - tā nav. liels zaudējums pēc iznīcināšanas. Un ja lidmašīna vai raķete? Laboratorijas un pilna apjoma eksperimenti prasa lielas materiālu izmaksas un laiku, taču to vērtība tomēr ir ļoti liela. Attīstoties datortehnoloģijām, ir parādījusies jauna unikāla pētniecības metode - datora eksperiments. Daudzos gadījumos datormodeļu pētījumi ir palīdzējuši un dažkārt pat nomainījuši eksperimentālos paraugus un testēšanas stendus. Datoreksperimenta veikšanas posms ietver divus posmus: eksperimenta plāna sastādīšanu un pētījuma veikšanu. Eksperimenta plāns Eksperimenta plānā skaidri jāatspoguļo darba secība ar modeli. Šāda plāna pirmais punkts vienmēr ir modeļa pārbaude. Testēšana - processpārbaudespareizībubūvētsmodeļiem. Pārbaude - komplektssākotnējādatus, ļaujotdefinētlieliski-nelietībaēkamodeļiem. Lai pārliecinātos par iegūto simulācijas rezultātu pareizību, nepieciešams:

pārbaudīt izstrādāto algoritmu modeļa veidošanai; pārliecinieties, ka konstruētais modelis pareizi atspoguļo oriģināla īpašības, kas tika ņemtas vērā simulācijā.

Modeļa uzbūves algoritma pareizības pārbaudei tiek izmantota sākotnējo datu testa kopa, kurai gala rezultāts ir iepriekš zināms vai citādi iepriekš noteikts. Piemēram, ja modelēšanā izmantojat aprēķinu formulas, tad sākotnējiem datiem jāizvēlas vairākas iespējas un jāaprēķina tie “manuāli”. Tie ir testa priekšmeti. Kad modelis ir izveidots, jūs pārbaudāt ar tiem pašiem ievadiem un salīdzina simulācijas rezultātus ar secinājumiem, kas iegūti aprēķinos. Ja rezultāti sakrīt, tad algoritms tiek izstrādāts pareizi, ja nē, ir jāmeklē un jānovērš to nesakritības cēlonis. Testa dati var neatspoguļot reālo situāciju un var nebūt semantiska satura. Tomēr testēšanas procesā iegūtie rezultāti var mudināt aizdomāties par sākotnējās informācijas vai zīmju modeļa maiņu, galvenokārt tajā tās daļā, kur ir noteikts semantiskais saturs. Lai pārliecinātos, ka konstruētais modelis atspoguļo oriģināla īpašības, kas tika ņemtas vērā simulācijā, ir nepieciešams izvēlēties testa piemēru ar reāliem avota datiem. Pētījuma veikšana Pēc testēšanas, kad esat pārliecināts par izveidotā modeļa pareizību, varat pāriet tieši uz pētījuma veikšanu. Plānā jāiekļauj eksperiments vai eksperimentu sērija, kas atbilst simulācijas mērķiem. Katrs eksperiments ir jāpapildina ar rezultātu izpratni, kas kalpo par pamatu modelēšanas rezultātu analīzei un lēmumu pieņemšanai. Datoreksperimenta sagatavošanas un veikšanas shēma parādīta 11.7. attēlā.

MODEĻU TESTĒŠANA

EKSPERIMENTA PLĀNS

PĒTNIECĪBAS VEIKŠANA

REZULTĀTU ANALĪZE

Rīsi. 11.7. Datoreksperimenta shēma

Simulācijas rezultātu analīze

Modelēšanas galvenais mērķis ir lēmuma pieņemšana, kas jāizstrādā, pamatojoties uz visaptverošu modelēšanas rezultātu analīzi. Šis posms ir izšķirošs – vai nu tu turpini mācības, vai pabeidz. 11.2. attēlā redzams, ka rezultātu analīzes posms nevar pastāvēt autonomi. Iegūtie secinājumi bieži veicina papildu eksperimentu sēriju un dažreiz arī uzdevuma izmaiņas. Risinājuma izstrādes pamatā ir testēšanas un eksperimentu rezultāti. Ja rezultāti neatbilst uzdevuma mērķiem, tas nozīmē, ka iepriekšējos posmos tika pieļautas kļūdas. Tas var būt vai nu nepareizs problēmas izklāsts, vai pārāk vienkāršota informācijas modeļa konstrukcija, vai neveiksmīga metodes vai modelēšanas vides izvēle, vai tehnoloģisko metožu pārkāpums, veidojot modeli. Ja šādas kļūdas tiek konstatētas, tad modeļa pielāgošana, tas ir, atgriešanās pie kāda no iepriekšējiem soļiem. Procesu atkārto, līdz eksperimenta rezultāti atbilst simulācijas mērķiem. Galvenais, kas jāatceras, ir tas, ka atklātā kļūda ir arī rezultāts. Kā saka sakāmvārds, no savām kļūdām mācies. Par to rakstīja arī izcilais krievu dzejnieks A.S. Puškins: Ak, cik daudz brīnišķīgu atklājumu mums gatavo apgaismības gars un pieredze, grūtu kļūdu dēls, un ģēnijs, paradoksu draugs, un nejaušība, dievs izgudrotājs. ..

Kontrolejautājumiemunuzdevumus

Kādi ir divi galvenie problēmas izklāsta modelēšanas veidi.

Plaši pazīstamajā G. Ostera "Problēmu grāmatā" ir šāda problēma:

Ļaunā ragana, nenogurstoši strādājot, dienā pārvērš 30 princeses par kāpuriem. Cik dienu viņai vajadzēs, lai 810 princeses pārvērstu par kāpuriem? Cik princešu dienā būs jāpārvērš par kāpuriem, lai tiktu galā ar darbu 15 dienu laikā? Kuru jautājumu var attiecināt uz veidu "kas notiks, ja ...", un kurš - uz veidu "kā to izdarīt, lai ..."?

Uzskaitiet pazīstamākos modelēšanas mērķus. Formalizējiet rotaļīgo problēmu no G. Ostera "Problēmu grāmatas":

No divām kabīnēm, kas atradās 27 km attālumā viena no otras, vienlaikus viens otram pretī izlēca divi nikni suņi. Pirmais brauc ar ātrumu 4 km / h, bet otrais - 5 km / h. Cik ilgi cīņa sāksies? Mājas: §11.4, 11.5.

1. Informācijas jēdziens

   Dokuments

   Apkārtējā pasaule ir ļoti daudzveidīga un sastāv no milzīga skaita savstarpēji saistītu objektu. Lai atrastu savu vietu dzīvē, jau no agras bērnības, kopā ar saviem vecākiem un pēc tam ar saviem skolotājiem, soli pa solim apgūsiet visu šo dažādību.

2. Vadošais redaktors V. Zemskihs Redaktore N. Fedorova Mākslas redaktore R. Jatsko Makets T. Petrova Korektori M. Odinokova, M. Šukina bbk 65. 290-214

   Grāmata

   Ш39 Organizācijas kultūra un līderība / Per. no angļu valodas. ed. V. A. Spivaks. - Sanktpēterburga: Pēteris, 2002. - 336 lpp.: ill. - (Sērija "Vadības teorija un prakse").

3. Izglītības un metodiskais komplekss disciplīnā: "Mārketings" specialitāte: 080116 "Matemātiskās metodes ekonomikā"

   Apmācību un metodiskais komplekss

   Profesionālās darbības joma: ekonomisko procesu un objektu analīze un modelēšana mikro, makro un globālā līmenī; ekonomisko un matemātisko modeļu uzraudzība; ekonomisko sistēmu prognozēšana, programmēšana un optimizācija.

Pašvaldības autonomais

izglītības iestāde

"31.vidusskola"

Siktivkara

datora eksperiments

vidusskolas fizikā.

Reiser E.E.

Komi Republika

G .Siktivkara

SATURS:

es Ievads

II. Eksperimenta veidi un loma mācību procesā.

III. Datora lietošana fizikas stundās.

V. Secinājums.

VI. Glosārijs.

VII. Bibliogrāfija.

VIII. Lietojumprogrammas:

1. Fizikālā eksperimenta klasifikācija

2. Studentu aptaujas rezultāti

3. Datora lietošana demonstrācijas eksperimenta laikā un uzdevumu risināšana

4. Datora lietošana pasākuma laikā

Laboratorijas un praktiskie darbi

DATOREKSPERIMENTS

VIDUSSKOLAS FIZIKAS KURSA.

…Ir pienācis laiks apbruņoties

skolotāji ar jaunu rīku,

un rezultāts uzreiz

ietekmēt nākamās paaudzes.

Potašņiks M.M.,

Krievijas Izglītības akadēmijas akadēmiķis, pedagoģijas zinātņu doktors, profesors.

es Ievads.

Fizika ir eksperimentāla zinātne. Zinātniskā darbība sākas ar novērošanu. Novērojums ir visvērtīgākais, ja tiek precīzi kontrolēti apstākļi, kas to ietekmē. Tas ir iespējams, ja apstākļi ir nemainīgi, zināmi un tos var mainīt pēc novērotāja vēlēšanās. Tiek saukta novērošana, kas veikta stingri kontrolētos apstākļos eksperiments. Un eksaktajām zinātnēm ir raksturīga organiska saikne starp novērojumiem un eksperimentu ar pētāmo objektu un procesu raksturlielumu skaitlisko vērtību noteikšanu.

Eksperiments ir zinātnisko pētījumu svarīgākā daļa, kuras pamatā ir zinātniski izveidots eksperiments ar precīzi ņemtiem un kontrolētiem apstākļiem. Pats vārds eksperiments cēlies no latīņu valodas eksperimentum- tests, pieredze. Zinātniskajā valodā un pētnieciskajā darbā termins "eksperiments" parasti tiek lietots tādā nozīmē, kas ir kopīgs vairākiem saistītiem jēdzieniem: pieredze, mērķtiecīgs novērojums, zināšanu objekta reproducēšana, īpašu apstākļu organizēšana tā pastāvēšanai, pārbaude. prognozes. Šis jēdziens ietver eksperimentu zinātnisku uzstādījumu un pētāmās parādības novērošanu precīzi ņemtos apstākļos, kas ļauj sekot līdzi parādību gaitai un to atjaunot katru reizi, kad šie apstākļi atkārtojas. Pats jēdziens "eksperiments" nozīmē darbību, kuras mērķis ir radīt apstākļus konkrētas parādības īstenošanai un, ja iespējams, visbiežāk, t.i. ko nesarežģī citas parādības. Eksperimenta galvenais mērķis ir apzināt pētāmo objektu īpašības, pārbaudīt hipotēžu pamatotību un, pamatojoties uz to, plaši un padziļināti izpētīt zinātniskās izpētes tēmu.

Pirms tamXVIIIiekšā, kad fizika bija stundaPēc filozofijas, zinātnieki uzskatīja baļķuszinātniskie secinājumi ir tās pamatā un tikaidomu eksperiments varētu būt partie ir pārliecinoši perspektīvas veidošanāniya uz pasaules ierīces, galvenais fizic likumi. Galileo, kuršpamatoti uzskatīts par eksperimentu tēvufizika, saviem laikabiedriem neko nevarēja pierādīt, veicot eksperimentus arkrītošas ​​dažādu masu bumbiņas no Pizānasdebesu tornis. "Galileo ideja izraisīja nievājošas piezīmes un apjukumu."Pārdomāts eksperimentstrīs ar masu vienādu ķermeņu uzvedības analīzesy, no kuriem divus savienoja nevekaut kāds pavediens, izrādījās viņa kolēģiempārliecinošāk nekā tiešidabiska pieredze.

Līdzīgā veidā Galileo pierādīja inerces likuma spēkā esamību ar divām slīpām plaknēm un bumbiņām, kas pārvietojas pa tām. Viņam zināmos un atklātos likumus I.Ņūtons mēģināja pamatot savā grāmatā “Dabas filozofijas matemātiskie pamati”, izmantojot Eiklida shēmu, ieviešot uz tām balstītas aksiomas un teorēmas. Uz šīs grāmatas vāka

attēlota zeme, kalns (G) un ieroci ( P) (1. att.).

Lielgabals izšauj lielgabala lodes, kas krīt dažādos attālumos no kalna, atkarībā no to sākotnējā ātruma. Ar noteiktu ātrumu kodols apraksta pilnīgu apgriezienu ap Zemi. Ņūtons ar savu zīmējumu radīja domu par iespēju izveidot mākslīgos Zemes pavadoņus, kas tika izveidoti vairākus gadsimtus vēlāk.

Šajā fizikas attīstības posmā bija nepieciešams domu eksperiments, jo nepieciešamo instrumentu un tehnoloģiskās bāzes trūkuma dēļ īsts eksperiments nebija iespējams. Domu eksperimentu izmantoja gan D.K.Maksvels, veidojot elektrodinamikas pamatvienādojumu sistēmu (lai gan tika izmantoti arī M. Faradeja agrāk veikto pilna mēroga eksperimentu rezultāti), gan A. Einšteins, izstrādājot relativitātes teoriju.

Tādējādi domu eksperimenti ir viena no jaunu teoriju izstrādes sastāvdaļām. Lielākā daļa fizisko eksperimentu sākotnēji tika modelēti un veikti garīgi, bet pēc tam reāli. Zemāk mēs sniegsim piemērus domu eksperimentiem, kuriem bija nozīmīga loma fizikas attīstībā.

5. gs. BC. filozofs Zenons radīja loģisku pretrunu starp reālām parādībām un to, ko var iegūt ar loģiskiem secinājumiem. Viņš ierosināja domu eksperimentu, kurā viņš parādīja, ka bulta nekad neapsteigs pīli (2. att.).

G. Galileo savā zinātniskajā darbībā ķērās pie spriešanas, kas balstīta uz veselo saprātu, atsaucoties uz tā sauktajiem "garīgajiem eksperimentiem". Aristoteļa sekotāji, atspēkojot Galileja idejas, minēja vairākus "zinātniskus" argumentus. Tomēr Galilejs bija liels polemikas meistars, un viņa pretargumenti izrādījās nenoliedzami. Tā laikmeta zinātnieku loģiskā argumentācija bija pārliecinošāka nekā eksperimentālie pierādījumi.

"krīta" fizika, tāpat kā citas fizikas mācīšanas metodes, kas neatbilst eksperimentālajai dabas izpratnes metodei, sāka uzbrukt krievu skolai pirms 10-12 gadiem. Šajā periodā skolu klašu nodrošinājuma līmenis ar aprīkojumu nokritās zem 20% no nepieciešamā līmeņa; nozare, kas ražoja izglītības aprīkojumu, praktiski pārstāja darboties; no skolu tāmēm pazuda tā dēvētā aizsargājamā budžeta pozīcija “aprīkojumam”, kuru varēja tērēt tikai paredzētajam mērķim. Kad kritiskā situācija tika realizēta, apakšprogramma "Fizikas kabinets" tika iekļauta federālajā programmā "Izglītības tehnoloģijas". Programmas ietvaros ir atjaunota klasisko iekārtu ražošana un izstrādāts mūsdienīgs skolu aprīkojums, tajā skaitā izmantojot jaunākās informācijas un datortehnoloģijas. Radikālākās izmaiņas notikušas frontālā darba iekārtās, ir izstrādāti un masveidā tiek ražoti tematiskie iekārtu komplekti mehānikā, molekulārfizikā un termodinamikā, elektrodinamikā, optikā (skolā ir pilns šī jaunā aprīkojuma komplekts šīm vajadzībām). sadaļas).

Patstāvīga eksperimenta loma un vieta fiziskās audzināšanas koncepcijā ir mainījusies: eksperiments nav tikai praktisko iemaņu attīstīšanas līdzeklis, tas kļūst par izziņas metodes apgūšanas veidu. Dators “ieplūda” skolas dzīvē milzīgā ātrumā.

Dators paver jaunus ceļus domāšanas attīstībā, sniedzot jaunas iespējas aktīvai mācībai. Izmantojot datoru, lai vadītu nodarbības,

vingrinājumi, testi un laboratorijas darbi, kā arī progresa uzskaite kļūst efektīvāki, un ir viegli pieejama milzīga informācijas plūsma. Datora izmantošana fizikas stundās palīdz realizēt arī skolēna personīgās ieinteresētības principu materiāla apguvē un daudzus citus attīstošās izglītības principus.
Taču, manuprāt, dators nevar pilnībā aizstāt skolotāju. Skolotājam ir spēja ieinteresēt skolēnus, rosināt viņos zinātkāri, iekarot viņu uzticību, viņš var vērst viņu uzmanību uz noteiktiem apgūstamā priekšmeta aspektiem, atalgot viņu pūles un likt mācīties. Dators nekad nespēs uzņemties tādu skolotāja lomu.

Plašs ir arī datora izmantošanas klāsts ārpusstundu darbā: tas veicina kognitīvās intereses veidošanos par mācību priekšmetu, paplašina patstāvīgas radošās meklēšanas iespējas entuziastākajiem fizikas studentiem.

II. Eksperimenta veidi un loma mācību procesā.

Galvenie fizisko eksperimentu veidi:

Demo pieredze;

Frontālie laboratorijas darbi;

Fiziskā darbnīca;

Eksperimentāls uzdevums;

Mājas eksperimentālais darbs;

Datorizēts eksperiments (jauns izskats).

Demonstrācijas eksperiments ir viena no izglītojoša fiziskā eksperimenta sastāvdaļām un ir fizisku parādību reproducēšana, ko skolotājs veic uz demonstrācijas galda, izmantojot īpašas ierīces. Tas attiecas uz ilustratīvām empīriskām mācību metodēm. Demonstrācijas eksperimenta lomu mācībā nosaka eksperimenta loma fizikā un zinātnē kā zināšanu avots un tā patiesuma kritērijs, un tā iespējas skolēnu izglītojošās un izziņas darbības organizēšanā.

Demonstrācijas fizikas eksperimenta vērtība ir šāda:

Studenti iepazīstas ar eksperimentālo izziņas metodi fizikā, ar eksperimenta lomu fizikālajā izpētē (tā rezultātā veidojas zinātnisks pasaules skatījums);

Studenti attīsta dažas eksperimentēšanas prasmes: spēju novērot parādības, spēju izvirzīt hipotēzes, spēju plānot eksperimentu, spēju analizēt rezultātus, spēju noteikt attiecības starp lielumiem, spēju izdarīt secinājumus utt.

Demonstrācijas eksperiments, būdams vizualizācijas līdzeklis, veicina skolēnu mācību materiāla uztveres, tā izpratnes un iegaumēšanas organizēšanu; pieļauj audzēkņu politehnisko izglītību; veicina intereses pieaugumu par fizikas studijām un mācīšanās motivācijas radīšanu. Bet, kad skolotājs veic demonstrācijas eksperimentu, skolēni tikai pasīvi vēro skolotāja veikto eksperimentu, kamēr paši neko nedara ar savām rokām. Tāpēc ir nepieciešams patstāvīgs studentu eksperiments fizikā.

Fizikas mācīšanu nevar pasniegt tikai teorētisko nodarbību veidā, pat ja klasē skolēniem tiek demonstrēti fizikālie eksperimenti. Visiem sensorās uztveres veidiem klasē ir jāpievieno "darbs ar rokām". Tas tiek panākts, kad studenti laboratorijas fizikālais eksperiments kad viņi paši montē instalācijas, mēra fiziskos lielumus un veic eksperimentus. Laboratorijas studijas izraisa lielu interesi studentu vidū, kas ir gluži dabiski, jo šajā gadījumā students uzzina par apkārtējo pasauli, pamatojoties uz savu pieredzi un savām sajūtām.

Laboratorijas nodarbību nozīme fizikā slēpjas tajā, ka skolēni veido priekšstatus par eksperimenta lomu un vietu izziņā. Veicot eksperimentus, skolēni attīsta eksperimentālās prasmes, kas ietver gan intelektuālās, gan praktiskās iemaņas. Pirmajā grupā ietilpst iespēja noteikt eksperimenta mērķi, izvirzīt hipotēzes, izvēlēties instrumentus, plānot eksperimentu, aprēķināt kļūdas, analizēt rezultātus, sastādīt pārskatu par paveikto darbu. Otrajā grupā ietilpst iespēja salikt eksperimentālu uzstādījumu, novērot, izmērīt un eksperimentēt.

Turklāt laboratorijas eksperimenta nozīme slēpjas apstāklī, ka to veicot, skolēni attīsta tādas svarīgas personības īpašības kā precizitāte darbā ar instrumentiem; tīrības un kārtības ievērošana darba vietā, uzskaitē, kas tiek veikta eksperimenta laikā, organizācija, neatlaidība rezultātu iegūšanā. Tie veido noteiktu garīgā un fiziskā darba kultūru.

- tas ir praktiskā darba veids, kad visi klases skolēni vienlaikus veic viena veida eksperimentu, izmantojot vienu un to pašu aprīkojumu. Frontālos laboratorijas darbus visbiežāk veic studentu grupa divu cilvēku sastāvā, dažkārt iespējams organizēt individuālo darbu. Attiecīgi birojā jābūt 15-20 instrumentu komplektiem frontālajam laboratorijas darbam. Kopējais šādu ierīču skaits būs aptuveni tūkstotis gabalu. Priekšējo laboratorijas darbu nosaukumi ir doti mācību programmā. To ir ļoti daudz, tie ir paredzēti gandrīz katram fizikas kursa tematam. Pirms darba veikšanas skolotājs atklāj skolēnu sagatavotību apzinātai darba veikšanai, nosaka ar viņiem tā mērķi, pārrunā darba gaitu, noteikumus darbam ar instrumentiem, mērījumu kļūdu aprēķināšanas metodes. Frontālie laboratorijas darbi pēc satura nav īpaši sarežģīti, ir cieši saistīti hronoloģiski ar pētāmo materiālu un parasti ir paredzēti vienai nodarbībai. Laboratorijas darbu aprakstus var atrast skolas fizikas mācību grāmatās.

Fiziskā darbnīca tiek veikta ar mērķi atkārtot, padziļināt, paplašināt un vispārināt no dažādām fizikas kursa tēmām iegūtās zināšanas, attīstīt un pilnveidot studentu eksperimentēšanas prasmes, izmantojot sarežģītāku aprīkojumu, sarežģītākus eksperimentus, veidojot viņu patstāvību ar fizikas kursu saistīto problēmu risināšanā. eksperiments. Fiziskā darbnīca nav laikā saistīta ar apgūstamo materiālu, tā parasti notiek mācību gada beigās, dažreiz pirmā un otrā semestra beigās un ietver virkni eksperimentu par konkrētu tēmu. Fiziskās darbnīcas darbu audzēkņi veic 2-4 cilvēku grupā, izmantojot dažādas iekārtas; nākamajās nodarbībās ir darba maiņa, kas tiek veikta pēc īpaši sastādīta grafika. Plānojot, ņem vērā skolēnu skaitu klasē, darbnīcu skaitu, aprīkojuma pieejamību. Katram fiziskās darbnīcas darbam tiek atvēlētas divas akadēmiskās stundas, kas prasa grafikā ieviest dubultstundas fizikā. Tas rada grūtības. Šī iemesla dēļ un nepieciešamā aprīkojuma trūkuma dēļ tiek praktizēts vienas stundas fiziskās darbnīcas darbs. Jāpiebilst, ka priekšroka dodama divu stundu darbam, jo ​​darbnīcas darbs ir grūtāks par frontālo laboratorijas darbu, tiek veikts uz sarežģītākām iekārtām, un studentu patstāvīgās līdzdalības īpatsvars ir daudz lielāks nekā cehā. frontālais laboratorijas darbs. Katram darbam skolotājam jāsastāda instrukcija, kurā jānorāda nosaukums, mērķis, instrumentu un aprīkojuma saraksts, īsa teorija, skolēniem nezināmo instrumentu apraksts un darba plāns. Pēc darba pabeigšanas studentiem jāiesniedz atskaite, kurā jānorāda darba nosaukums, darba mērķis, instrumentu saraksts, instalācijas shēma vai rasējums, darba izpildes plāns, rezultātu tabula, formulas līdz plkst. kuru vērtības tika aprēķinātas, mērījumu kļūdu aprēķins, secinājumi. Vērtējot studentu darbu darbnīcā, jāņem vērā viņu sagatavotība darbam, atskaite par darbu, prasmju attīstības līmenis, teorētiskā materiāla izpratne, izmantotās eksperimentālo pētījumu metodes.

H un šodien interese parpiem perimentāls uzdevums vēl dikti sociālo un ekonomisko iemeslu dēļdebesu raksturs. Saistībā ar pašreizējo skolas "nepietiekamo finansējumu" mofiziskā un fiziskā novecošanaskapju pamatne ir tieši bijušaisvar veikt perimentālu uzdevumuskolai apšuvuma loma, kasry spēj saglabāt fizisko bijušoperiments. To garantē pārsteidzošaisperfekta vienkāršības kombinācijaar nopietnu un dziļu fiziku,ko var novērot šo uzdevumu labāko piemēru piemērā. organiski piemēroti eksperimentālsuzdevumi tradicionālajā mācību shēma skolas fizikas kursskļūst iespējams tikai lietojot atbilstošs

tehnoloģija.

iemācīt skolēniem patstāvīgi paplašināt nodarbībā iegūtās zināšanas un apgūt jaunas, veidot eksperimentālās prasmes, izmantojot sadzīves priekšmetus un mājsaimniecības tehniku; attīstīt interesi; sniegt atgriezenisko saiti (IED laikā iegūtie rezultāti var būt problēma, kas jāatrisina nākamajā nodarbībā vai var kalpot kā materiāla konsolidācija).

Viss iepriekš minētais galvenie veidi izglītojošs fiziskais eksperiments obligāti jāpapildina ar eksperimentu ar datoru, eksperimentāliem uzdevumiem, mājas eksperimentālo darbu. Iespējas dators Atļaut
variēt eksperimenta nosacījumus, patstāvīgi veidot instalāciju modeļus un novērot to darbu, veidot spēju eksperimentālsnodarboties ar datoru modeļiem, veikt aprēķinus automātiski.

No mūsu viedokļa šāda veida eksperimentam ir jāpapildina izglītojošs eksperiments visos aktivitāšu apguves posmos, jo tas veicina telpiskās iztēles un radošās domāšanas attīstību.

III . Datora lietošana fizikas stundās.

Fizika ir eksperimentāla zinātne. Fizikas studijas ir grūti iedomāties bez laboratorijas darbiem. Diemžēl fizikālās laboratorijas aprīkojums ne vienmēr ļauj veikt programmatiskos laboratorijas darbus, tas nemaz neļauj ieviest jaunus darbus, kas prasa sarežģītāku aprīkojumu. Talkā nāk personālais dators, kas ļauj veikt diezgan sarežģītus laboratorijas darbus. Tajos skolotājs var pēc saviem ieskatiem mainīt sākotnējos eksperimentu parametrus, novērot, kā rezultātā mainās pati parādība, analizēt redzēto un izdarīt attiecīgus secinājumus.

Personālā datora izveide radīja jaunas informācijas tehnoloģijas, kas būtiski uzlabo informācijas asimilācijas kvalitāti, paātrina piekļuvi tai un ļauj izmantot datortehnoloģiju dažādās cilvēka darbības jomās.

Skeptiķi iebildīs, ka mūsdienās personālais multimediju dators ir pārāk dārgs, lai ar to aprīkotu vidusskolas. Tomēr personālais dators ir progresa ideja, un, kā zināms, īslaicīgas ekonomiskās grūtības nevar apturēt progresu (palēnināt - jā, apstāties - nekad). Lai neatpaliktu no šī brīža pasaules civilizācijas līmeņa, to pēc iespējas vajadzētu ieviest arī mūsu krievu skolās.

Tātad dators no eksotiskas mašīnas pārtop par kārtējo mācību tehnisko līdzekli, iespējams, jaudīgāko un efektīvāko no visiem līdz šim skolotāja rīcībā esošajiem tehniskajiem līdzekļiem.

Zināms, ka vidusskolas fizikas kursā ir sadaļas, kuru apguvei un izpratnei nepieciešama attīstīta tēlainā domāšana, spēja analizēt, salīdzināt. Pirmkārt, mēs runājam par tādām sadaļām kā "Molekulārā fizika", dažām nodaļām "Elektrodinamika", "Kodolfizika", "Optika" utt. Stingri sakot, jebkurā fizikas kursa sadaļā varat atrast nodaļas, kas ir grūti saprast.

Kā liecina 14 gadu darba pieredze, studentiem nav nepieciešamo garīgo iemaņu, lai dziļi izprastu šajās sadaļās aprakstītās parādības un procesus. Šādās situācijās skolotājs nāk palīgā mūsdienīgi tehniskie mācību līdzekļi, un pirmajā vietā - personālais dators.

Ideja par personālā datora izmantošanu dažādu fizisku parādību modelēšanai, ierīces demonstrēšanai un fizisko ierīču darbības principam radās pirms vairākiem gadiem, tiklīdz skolā parādījās datortehnika. Jau pirmās nodarbības, izmantojot datoru, parādīja, ka ar to palīdzību iespējams atrisināt vairākas problēmas, kas vienmēr pastāvējušas skolas fizikas mācīšanā.

Uzskaitīsim dažus no tiem. Daudzas parādības nevar demonstrēt skolas fizikas klasē. Piemēram, tās ir mikrokosmosa parādības vai ātri procesi, vai eksperimenti ar ierīcēm, kuras neatrodas birojā. Līdz ar to studenti piedzīvo grūtības to apgūšanā, jo nespēj tās garīgi iedomāties. Dators var ne tikai izveidot šādu parādību modeli, bet arī ļauj mainīt procesa apstākļus, "ritināt" ar ātrumu, kas ir optimāls asimilācijai.

Dažādu fizisko ierīču iekārtas un darbības principa apguve ir neatņemama fizikas stundu sastāvdaļa. Parasti, pētot kādu konkrētu ierīci, skolotājs to demonstrē, pastāsta darbības principu, izmantojot modeli vai diagrammu. Taču bieži vien skolēniem rodas grūtības, mēģinot iztēloties visu fizisko procesu ķēdi, kas nodrošina konkrētās ierīces darbību. Speciālas datorprogrammas ļauj "salikt" ierīci no atsevišķām daļām, ar optimālu ātrumu dinamikā reproducēt procesus, kas ir tās darbības principa pamatā. Šajā gadījumā ir iespējama vairākkārtēja animācijas "ritināšana".

Protams, datoru var izmantot arī cita veida nodarbībās: patstāvīgi apgūstot jaunu materiālu, risinot uzdevumus, kontroldarbu laikā.

Tāpat jāatzīmē, ka datoru izmantošana fizikas stundās pārvērš tās par īstu radošo procesu, ļauj īstenot attīstošās izglītības principus.

Daži vārdi jāsaka par datorstundu attīstību. Mēs esam informēti par Voroņežas universitātē, Maskavas Valsts universitātes Fizikas katedrā izstrādātajām "skolas" fizikas programmatūras pakotnēm, un autoru rīcībā ir elektroniskā mācību grāmata lāzerdiskā "Fizika attēlos", kas kļuvusi plaši izplatīta. zināms. Lielākā daļa ir izgatavotas profesionāli, ar skaistu grafiku, satur labas animācijas, tās ir daudzfunkcionālas, vārdu sakot, tām ir daudz priekšrocību. Bet lielākoties tie neiekļaujas šīs konkrētās nodarbības izklāstā. Ar viņu palīdzību nav iespējams sasniegt visus skolotāja izvirzītos mērķus stundā.

Novadot pirmās datora nodarbības, nonācām pie secinājuma, ka tām nepieciešama īpaša apmācība. Mēs sākām rakstīt skriptus šādām nodarbībām, organiski "ieaužot" tajos gan reālu, gan virtuālu (tas ir, uz monitora ekrāna) eksperimentu. Īpaši gribētos atzīmēt, ka dažādu parādību simulācija nekādi neaizstāj reālus, "dzīvus" eksperimentus, bet kombinācijā ar tiem ļauj izskaidrot notiekošā jēgu augstākā līmenī. Mūsu darba pieredze liecina, ka šādas nodarbības izraisa patiesu interesi skolēnos, liek strādāt visiem, arī tiem bērniem, kuriem fizika ir grūta. Tajā pašā laikā ievērojami palielinās zināšanu kvalitāte. Datora izmantošanas piemērus klasē kā TCO var turpināt vēl ilgi.

Dators tiek plaši izmantots kā reizināšanas tehnika studentu testēšanai un daudzfaktoru (katram savs uzdevums) testu veikšanai. Jebkurā gadījumā ar meklēšanas programmu palīdzību skolotājs internetā var atrast daudz interesanta.

Dators ir neaizstājams palīgs fakultatīvās nodarbībās, veicot praktiskos un laboratorijas darbus un risinot eksperimentālus uzdevumus. Studenti to izmanto savu mazo pētnieciska rakstura uzdevumu rezultātu apstrādei: veido tabulas, veido grafikus, veic aprēķinus, veido vienkāršus fizikālo procesu modeļus. Šāda datora lietošana attīsta zināšanu pašapgūšanas prasmes, spēju analizēt rezultātus, veido fizisko domāšanu.

IV. Datora izmantošanas piemēri dažāda veida eksperimentos.

Dators kā izglītojošā eksperimentālā uzstādījuma elements tiek izmantots dažādos nodarbības posmos un gandrīz visu veidu eksperimentos (bieži vien demonstrācijas eksperimentos un laboratorijas darbos).

Nodarbība "Matērijas struktūra" (demonstrācijas eksperiments)

Mērķis: izpētīt vielas uzbūvi dažādos agregātu stāvokļos, noteikt dažas likumsakarības ķermeņu struktūrā gāzveida, šķidrā un cietā stāvoklī.

Izskaidrojot jaunu materiālu, tiek izmantota datoranimācija, lai vizuāli demonstrētu molekulu izvietojumu dažādos agregātu stāvokļos.

Dators ļauj parādīt pārejas procesus no viena agregācijas stāvokļa uz otru, molekulu kustības ātruma palielināšanos, palielinoties temperatūrai, difūzijas fenomenu, gāzes spiedienu.

Problēmu risināšanas nodarbība par tēmu: "Kustība leņķī pret horizontu."

Mērķis: izpētīt ballistisko kustību, tās pielietojumu ikdienas dzīvē.

Ar datoranimācijas palīdzību iespējams parādīt, kā mainās ķermeņa kustības trajektorija (augstums un lidojuma diapazons) atkarībā no sākotnējā ātruma un krišanas leņķa. Izmantojot šādu datoru, varat to paveikt dažu minūšu laikā, kas ietaupa laiku citu problēmu risināšanai, ietaupa skolēnus no nepieciešamības zīmēt attēlu katrai problēmai (ko viņiem īsti nepatīk darīt).

Modelis demonstrē leņķī pret horizontu izmesta ķermeņa kustību. Varat mainīt sākotnējo augstumu, kā arī ķermeņa ātruma moduli un virzienu. "Strobe" režīmā trajektorijā ar regulāriem intervāliem tiek parādīts izmestā ķermeņa ātruma vektors un tā projekcijas uz horizontālās un vertikālās ass.

Laboratorijas darbs "Izotermiskā procesa izpēte".

Mērķis: Eksperimentāli noteikt attiecības starp spiedienu un gāzes tilpumu nemainīgā temperatūrā.

Darbu pilnībā pavada dators (nosaukums, mērķis, aprīkojuma izvēle, darba kārtība, nepieciešamie aprēķini). Objekts ir gaiss caurulē. Parametri tiek aplūkoti divos stāvokļos: sākotnējā un saspiestā. Tiek veikti atbilstoši aprēķini. Rezultāti tiek salīdzināti, un pēc iegūtajiem datiem tiek izveidots grafiks.

Eksperimentāls uzdevums: pi noteikšana ar svēršanu.

Mērķis: noteikt pi vērtību dažādos veidos. Nosverot, parādiet, ka tas var būt vienāds ar 3,14.

Lai veiktu darbu, no viena materiāla izgriež kvadrātu un apli tā, lai apļa rādiuss būtu vienāds ar kvadrāta malu, šīs figūras tiek nosvērtas. Izmantojot apļa un kvadrāta masu attiecību, tiek aprēķināts skaitlis Pi.

Mājas eksperiments, lai pētītu svārstību kustības īpašības.

Mērķis: nostiprināt nodarbībā iegūtās zināšanas par matemātiskā svārsta svārstību periodu un biežumu.

No improvizētiem līdzekļiem tiek izgatavots oscilējošā svārsta modelis (neliels korpuss ir piekārts uz virves), eksperimentam nepieciešams pulkstenis ar sekunžu rādītāju. Pēc 30 svārstību skaitīšanas noteiktā laika periodā tiek aprēķināts periods un frekvence. Ir iespējams veikt eksperimentu ar dažādiem ķermeņiem, konstatējot, ka vibrācijas raksturlielumi nav atkarīgi no ķermeņa. Un arī, eksperimentējot ar dažāda garuma pavedienu, jūs varat izveidot atbilstošas ​​attiecības. Visi mājas rezultāti jāapspriež klasē.

Eksperimentāls uzdevums: darba un kinētiskās enerģijas aprēķināšana.

Mērķis: parādīt, kā mehāniskā darba vērtība un kinētiskā enerģija ir atkarīga no dažādiem problēmas apstākļiem.

Ar datora palīdzību ļoti ātri atklājas sakarība starp gravitācijas spēku (ķermeņa svaru), vilces spēku, spēka pielikšanas leņķi un berzes koeficientu.

Modelis ilustrē mehāniskā darba jēdzienu, piemēram, stieņa kustības plaknē ar berzi ārēja spēka iedarbībā, kas vērsts kādā leņķī pret horizontu. Mainot modeļa parametrus (stieņa masu m, berzes koeficientu, moduli un darbības spēka virzienu F ), iespējams izsekot stieņa kustības laikā veiktā darba apjomam, berzes spēkam un ārējam spēkam. Datoreksperimentā pārliecinieties, ka šo darbu summa ir vienāda ar stieņa kinētisko enerģiju. Ņemiet vērā, ka darbs, ko veic berzes spēks BET vienmēr ir negatīvs.

Līdzīgus uzdevumus var izmantot, lai kontrolētu skolēnu zināšanas. Dators ļauj ātri mainīt problēmas parametrus, tādējādi radot lielu skaitu iespēju (krāpšana ir izslēgta). Šī darba priekšrocība ir ātra pārbaude. Darbu var pārbaudīt uzreiz skolēnu klātbūtnē. Studenti iegūst rezultātu un var novērtēt savas zināšanas.

Sagatavošanās eksāmenam.

Mērķis: iemācīt bērniem ātri un pareizi atbildēt uz testa jautājumiem.

Līdz šim ir izstrādāta programma skolēnu sagatavošanai vienotajam valsts eksāmenam. Tas satur dažādas sarežģītības pakāpes pārbaudes uzdevumus visās skolas fizikas kursa sadaļās.

V. Secinājums.

Fizikas mācīšana skolā nozīmē pastāvīgu kursa atbalstu ar demonstrācijas eksperimentu. Tomēr mūsdienu skolā eksperimentālo darbu veikšana fizikā bieži vien ir apgrūtināta mācību laika trūkuma un mūsdienīga materiāli tehniskā aprīkojuma trūkuma dēļ. Un pat tad, ja fizikas kabineta laboratorija ir pilnībā aprīkota ar nepieciešamajiem instrumentiem un materiāliem, reāls eksperiments prasa daudz vairāk laika gan sagatavošanai un veikšanai, gan darba rezultātu analīzei, tajā pašā laikā savas specifikas dēļ. (būtiskas mērījumu kļūdas, nodarbības laika ierobežojumi utt.) reāls eksperiments bieži vien nerealizē savu galveno mērķi – kalpot par zināšanu avotu par fizikāliem modeļiem un likumiem. Visas atklātās atkarības ir tikai aptuvenas, bieži vien pareizi aprēķinātā kļūda pārsniedz pašas izmērītās vērtības.

Datoreksperiments spēj papildināt fizikas kursa "eksperimentālo" daļu un būtiski paaugstināt nodarbību efektivitāti. Izmantojot to, jūs varat izolēt galveno parādībā, nogriezt sekundāros faktorus, identificēt modeļus, atkārtoti veikt testu ar mainīgiem parametriem, saglabāt rezultātus un atgriezties pie sava pētījuma sev ērtā laikā. Turklāt datora versijā var veikt daudz lielāku eksperimentu skaitu. Šāda veida eksperiments tiek realizēts, izmantojot datormodeli konkrēta likuma, parādības, procesa utt. Darbs ar šiem modeļiem skolēniem paver milzīgas izziņas iespējas, padarot viņus ne tikai par novērotājiem, bet arī aktīviem eksperimentu dalībniekiem.

Lielākajā daļā interaktīvo modeļu ir paredzētas iespējas mainīt sākotnējos parametrus un eksperimentu apstākļus plašā diapazonā, variēt to laika skalu, kā arī modelēt situācijas, kas reālos eksperimentos nav pieejamas.

Vēl viens pozitīvs moments ir tas, ka dators nodrošina unikālu, reālā fiziskā eksperimentā nerealizētu iespēju vizualizēt nevis reālu dabas parādību, bet gan tā vienkāršoto teorētisko modeli, kas ļauj ātri un efektīvi atrast galvenos novērojamās fiziskās shēmas. parādība. Turklāt students var novērot atbilstošo grafisko atkarību konstruēšanu vienlaikus ar eksperimenta gaitu. Grafisks simulācijas rezultātu attēlošanas veids ļauj studentiem vieglāk asimilēt lielus saņemtās informācijas apjomus. Šādi modeļi ir īpaši vērtīgi, jo studentiem parasti ir ievērojamas grūtības grafiku konstruēšanā un lasīšanā.

Jāņem vērā arī tas, ka ne visus procesus, parādības, vēsturiskos eksperimentus fizikā skolēns var iedomāties bez virtuālo modeļu palīdzības (piemēram, Kārno cikls, modulācija un demodulācija, Miķelsona eksperiments par fizikas ātruma mērīšanu). gaisma, Rezerforda eksperiments utt.). Interaktīvie modeļi ļauj studentam redzēt procesus vienkāršotā veidā, iztēloties uzstādīšanas shēmas, veikt eksperimentus, kas dzīvē vispār nav iespējams, piemēram, kontrolējot kodolreaktora darbību.

Mūsdienās jau ir vairāki pedagoģiskie programmatūras rīki (PPS), kas vienā vai otrā veidā satur interaktīvus modeļus fizikā. Diemžēl neviens no tiem nav vērsts tieši uz skolas pieteikumu. Daži modeļi ir pārslogoti ar iespēju mainīt parametrus, jo tie ir vērsti uz pielietojumu augstskolās, citās programmās interaktīvais modelis ir tikai elements, kas ilustrē galveno materiālu. Turklāt modeļi ir izkaisīti pa dažādiem PPP. Piemēram, "Physicon" "Physics in Pictures", kas ir visoptimālākā frontālā datora eksperimenta veikšanai, ir veidota uz novecojušām platformām un tai nav atbalsta izmantošanai lokālajos tīklos. Citi mācībspēki, piemēram, tā paša uzņēmuma "Open Physics", kopā ar modeļiem satur milzīgu informācijas materiālu klāstu, ko nevar izslēgt uz stundas darba laiku. Tas viss ļoti apgrūtina datormodeļu izvēli un izmantošanu, vadot fizikas stundas vidusskolā.

Galvenais, ka datoreksperimenta efektīvai pielietošanai nepieciešami mācībspēki, kas īpaši orientēti lietošanai vidusskolā. Pēdējā laikā ir vērojama tendence veidot specializētus mācībspēkus skolai federālo projektu ietvaros, piemēram, Nacionālā apmācības fonda rīkotajos konkursos izglītības programmatūras izstrādātājiem. Iespējams, ka tuvākajos gados mēs redzēsim mācībspēkus, kas vispusīgi atbalsta datoreksperimentu vidusskolas fizikas kursā. Visus šos mirkļus es centos atklāt savā darbā.

VI. Glosārijs.

Eksperimentējiet ir sensoriski objektīva darbība zinātnē.

fiziskais eksperiments- tā ir pētāmo parādību novērošana un analīze noteiktos apstākļos, ļaujot sekot līdzi parādību gaitai un katru reizi to radīt no jauna fiksētos apstākļos.

Demonstrācija- Šis ir fizisks eksperiments, kas attēlo fiziskas parādības, procesus, modeļus, kas tiek uztverti vizuāli.

Frontālie laboratorijas darbi- pētāmā programmas materiāla gaitā veiktā praktiskā darba veids, kad visi klases skolēni vienlaikus veic viena veida eksperimentu, izmantojot vienu un to pašu aprīkojumu.

Fiziskā darbnīca- praktiskie darbi, ko studenti veic iepriekšējo kursa daļu beigās (vai gada beigās), uz sarežģītākām iekārtām, ar lielāku neatkarības pakāpi nekā frontālās laboratorijas darbos.

Mājas eksperimentālais darbs- visvienkāršākais neatkarīgais eksperiments, ko skolēni veic mājās, ārpus skolas, bez tiešiem skolotāja norādījumiem.

Eksperimentālie uzdevumi- uzdevumi, kuros eksperiments kalpo kā līdzeklis dažu risinājumam nepieciešamo sākotnējo lielumu noteikšanai; sniedz atbildi uz tajā uzdoto jautājumu vai ir līdzeklis, lai pārbaudītu atbilstoši nosacījumam veiktos aprēķinus.

VII. Bibliogrāfija:

1. Bašmakovs L.I., S.N.Pozdņakovs, N.A.Rezņiks "Informācijas mācību vide", Sanktpēterburga: "Gaisma", 121.lpp., 1997.g.

2 Belostockis P.I., G.Ju.Maksimova, N.N.Gomuļina "Datortehnoloģijas: mūsdienīga fizikas un astronomijas nodarbība". Laikraksts "Fizika" Nr.20, lpp. 1999. gada 3. gads.

3. Burovs V.A. "Demonstrācijas eksperiments fizikā vidusskolā". Maskavas apgaismība 1979

4. Butikovs E.I. Klasiskās dinamikas un datorsimulācijas pamati. 7. zinātniski metodiskās konferences materiāli, Akadēmiskā ģimnāzija, Sanktpēterburga - Old Peterhof, lpp. 47, 1998.

5. Vinnitsky Yu.A., G.M. Nurmuhamedovs "Datoreksperiments fizikas kursā vidusskolā." Žurnāls "Fizika skolā" Nr.6, lpp. 42, 2006.

6. Golelovs A.A. Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni: mācību grāmata. Seminārs. - M .: Humanitārās izdevniecības centrs VLADOS, 1998

7. Kavtrevs A.F. "Datormodeļu izmantošanas metodes fizikas stundās". Piektā starptautiskā konference "Fizika mūsdienu izglītības sistēmā" (FSSO-99), tēzes, 3. sējums, Sv. Pēterburga: "Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes izdevniecība A. I. Hercena vārdā", lpp. 98-99, 1999.

8. Kavtrevs A.F. "Datormodeļi skolas fizikas kursā". Žurnāls "Datorrīki izglītībā", Sanktpēterburga: "Izglītības informatizācija", 12, lpp. 41-47, 1998.

9. Fizikas mācīšanas skolā teorija un metodes. Vispārīgi jautājumi. Rediģēja S.E. Kameneykogo, N.S. Puriševa. M: "Akadēmija", 2000

10. Trofimova T.I. "Fizikas kurss", red. "Augstskola", M., 1999

11. Čircovs A.S. Informācijas tehnoloģijas fizikas mācīšanā. Žurnāls "Datorrīki izglītībā", Sanktpēterburga: "Izglītības informatizācija", 12, lpp. Z, 1999. gads.

Iesniegums Nr.1

Fizikālā eksperimenta klasifikācija

Pieteikums №2

Skolēnu aptaujas rezultāti.

5., 6.a, 7. - 11. klašu skolēnu vidū tika veikta aptauja par šādiem jautājumiem:

Kādu lomu fizikas studijās spēlē eksperiments?

Programmā ir 107 modeļi, kurus var izmantot, lai izskaidrotu jaunu materiālu un risinātu eksperimentālas problēmas. Es vēlos sniegt dažus piemērus, ko izmantoju savās nodarbībās.

Fragments no nodarbības “Kodolreakcijas. Kodola skaldīšana.

Mērķis: veidot kodolreakcijas jēdzienus, demonstrēt to daudzveidību. Veidot izpratni par šo procesu būtību.

Dators tiek izmantots, skaidrojot jaunu materiālu, lai vizuālāk demonstrētu pētāmos procesus, ļauj ātri mainīt reakcijas apstākļus, ļauj atgriezties pie iepriekšējiem apstākļiem.


Šis modelis parāda

dažāda veida kodolpārveidojumi.

Kodolpārveidojumi notiek kā rezultātā

kodolu radioaktīvās sabrukšanas procesi un

kodolreakciju dēļ, ko pavada

kodolu šķelšanās vai saplūšana.

Kodolos notiekošās izmaiņas var sadalīt

trīs grupās:

1. viena no nukleoniem izmaiņas kodolā;

   kodola iekšējās struktūras pārstrukturēšana;

   nukleonu pārkārtošanās no viena kodola uz otru.

Pirmajā grupā ietilpst dažādi beta sabrukšanas veidi, kad viens no kodola neitroniem pārvēršas par protonu vai otrādi. Pirmais (biežāk sastopamais) beta sabrukšanas veids notiek ar elektrona un elektronu antineutrino emisiju. Otrs beta sabrukšanas veids notiek vai nu izstarojot pozitronu un elektronu neitrīno, vai arī notverot elektronu un izstarot elektronu neitrīno (elektrons tiek notverts no viena no kodolam vistuvāk esošajiem elektronu apvalkiem). Ņemiet vērā, ka brīvā stāvoklī protons nevar sadalīties par neitronu, pozitronu un elektronu neitrīno - tas prasa papildu enerģiju, ko tas saņem no kodola. Tomēr kodola kopējā enerģija samazinās, kad beta sabrukšanas procesā protons tiek pārveidots par neitronu. Tas ir saistīts ar Kulona atgrūšanās enerģijas samazināšanos starp kodola protoniem (kuru ir mazāk).

Otrajā grupā jāiekļauj gamma sabrukšana, kurā kodols, kas sākotnēji bija ierosinātā stāvoklī, izmet lieko enerģiju, izstarojot gamma kvantu. Trešajā grupā ietilpst alfa sabrukšana (alfa daļiņas emisija no sākotnējā kodola - hēlija atoma kodola, kas sastāv no diviem protoniem un diviem neitroniem), kodola dalīšanās (neitrona absorbcija kodolā, kam seko sabrukšana divās šķiltavās). kodoli un vairāku neitronu emisija) un kodolsintēze (kad divu vieglo kodolu sadursmes rezultātā veidojas smagāks kodols un, iespējams, paliek vieglie fragmenti vai atsevišķi protoni vai neitroni).

Lūdzu, ņemiet vērā, ka alfa sabrukšanas laikā kodols piedzīvo atsitienu un ievērojami mainās virzienā, kas ir pretējs alfa daļiņu emisijas virzienam. Tajā pašā laikā atsitiens beta sabrukšanas laikā ir daudz mazāks un mūsu modelī vispār nav pamanāms. Tas ir saistīts ar faktu, ka elektrona masa ir tūkstošiem (un pat simtiem tūkstošu reižu - smagajiem atomiem) mazāka par kodola masu.

Fragments no nodarbības "Kodolreaktors"

Mērķis: veidot priekšstatus par kodolreaktora uzbūvi, demonstrēt tā darbību, izmantojot datoru.


Dators ļauj mainīt nosacījumus

reakcijas reaktorā. Uzrakstu noņemšana

jūs varat pārbaudīt studentu zināšanas par struktūru

reaktoru, parādiet nosacījumus, kādos

iespējams sprādziens.

Kodolreaktors ir ierīce

paredzēts enerģijas pārveidošanai

atoma kodolu pārvērš elektriskajā enerģijā.

Reaktora kodols satur radioaktīvu vielu

viela (parasti urāns vai plutonijs).

Enerģija, kas izdalās šo sabrukšanas dēļ

atomi, silda ūdeni. Iegūtie ūdens tvaiki ieplūst tvaika turbīnā; Tam griežoties, ģeneratorā tiek ģenerēta elektriskā strāva. Siltu ūdeni pēc atbilstošas ​​tīrīšanas ielej tuvējā dīķī; no turienes reaktorā nonāk auksts ūdens. Īpašs noslēgts korpuss aizsargā vidi no nāvējošā starojuma.

Īpaši grafīta stieņi absorbē ātros neitronus. Ar viņu palīdzību jūs varat kontrolēt reakcijas gaitu. Nospiediet pogu "Paaugstināt" (to var izdarīt tikai tad, ja ir ieslēgti sūkņi, kas sūknē aukstu ūdeni reaktorā) un ieslēdziet "Procesa apstākļi". Pēc stieņu pacelšanas sāksies kodolreakcija. Temperatūra T reaktora iekšpusē temperatūra paaugstināsies līdz 300 ° C, un ūdens drīz sāks vārīties. Aplūkojot ampērmetru ekrāna labajā stūrī, varat būt pārliecināts, ka reaktors ir sācis ražot elektrību. Atbīdot stieņus atpakaļ, jūs varat apturēt ķēdes reakciju.

Iesniegums Nr.4

Datora izmantošana laboratorijas darbu un fiziskās prakses veikšanā.

Ir 4 kompaktdiski ar 72 laboratorijas darbu izstrādi, kas atvieglo skolotāja darbu, padara mācību stundas interesantākas un mūsdienīgākas. Šīs izstrādes var izmantot, vadot fizisko darbnīcu, jo. daži no tiem ir ārpus mācību programmas darbības jomas. Šeit ir daži piemēri. Nosaukums, mērķis, aprīkojums, soli pa solim darba izpilde - tas viss tiek projicēts uz ekrāna, izmantojot datoru.


Laboratorijas darbs: "Izobāriskā procesa izpēte."

Mērķis: eksperimentāli noteikt attiecības starp apjomu un

noteiktas masas gāzes temperatūra tās dažādās

štatos.

Aprīkojums: paplāte, caurule - tvertne ar diviem krāniem,

termometrs, kalorimetrs, mērlente.

Pētījuma objekts ir gaiss caurulē -

tvertne. Sākotnējā stāvoklī tā apjomu nosaka

caurules iekšējās dobuma garums. Caurule tiek ievietota kalorimetrā spole pēc spoles, augšējais vārsts ir atvērts. Kalorimetri ielej ūdeni 55 0 - 60 0 C. Novēro burbuļu veidošanos. Tie veidosies, līdz ūdens un gaisa temperatūra caurulē būs vienāda. Temperatūru mēra ar laboratorijas termometru. Gaiss tiek pārnests uz otro stāvokli, kalorimetrā ielejot aukstu ūdeni. Pēc termiskā līdzsvara noteikšanas mēra ūdens temperatūru. Tilpumu otrajā stāvoklī mēra pēc tā garuma caurulē (sākotnējais garums mīnus ienākošā ūdens garums).

Zinot gaisa parametrus divos stāvokļos, tiek noteikta sakarība starp tā tilpuma izmaiņām un temperatūras izmaiņām nemainīgā spiedienā.

Nodarbība - darbnīca: “Virsmas spraiguma koeficienta mērīšana.

Mērķis: izstrādāt vienu no metodēm virsmas spraiguma koeficienta noteikšanai.

Aprīkojums: svari, paplāte, stikls, pilinātājs ar ūdeni.

Pētījuma objekts ir ūdens. Svari ir nostādīti darba stāvoklī, līdzsvaroti. Tos izmanto, lai noteiktu stikla masu. Apmēram 60 - 70 ūdens pilieni no pelnu trauka pil glāzē. Nosakiet glāzes ūdens masu. Masu starpību izmanto, lai noteiktu ūdens masu glāzē. Zinot pilienu skaitu, jūs varat noteikt viena piliena masu. Pilinātāja cauruma diametrs ir norādīts uz tā kapsulas. Formula aprēķina ūdens virsmas spraiguma koeficientu. Salīdziniet iegūto rezultātu ar tabulas vērtību.

Spēcīgiem studentiem jūs varat piedāvāt veikt papildu eksperimentus ar augu eļļu.